Đề xuất sơ đồ công nghệ và tính toán các công trình chính trong một hệ thống xử lý nước thải
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (300.55 KB, 33 trang )
BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
VIỆT NAM
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Thanh Yến
Lớp : DLV5M
Họ và tên giảng viên hướng dẫn: Đoàn Thị Oanh
1- Đề xuất sơ đồ công nghệ và tính toán các công trình chính trong một hệ thống xử lý
nước thải theo các số liệu dưới đây:
- Nguồn tiếp nhận nước thải loại: B
- Công suất thải nước: 12.000 m3/ngày đêm
- Chỉ tiêu chất lượng nước thải:
Chỉ tiêu
Đơn vị đo
Giá trị
Nhiệt độ
0
C
25
pH
-
5
BOD5
mg/l
500
COD
mg/l
600
SS
mg/l
350
N-NH4
mg/l
100
2- Thể hiện các nội dung nói trên vào :
- Thuyết minh
- Bản vẽ sơ đồ công nghệ
- Bản vẽ 01 chi tiết.
CHƯƠNGNG I: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI
1.1 Phương pháp xử lý cơ học
Xử lý cơ học (hay còn gọi là xử lý bậc I) nhằm mục đích loại bỏ các tạp chất
không tan (rác, cát, nhựa, dầu mỡ, cặn lơ lửng, các tạp chất nổi...) ra khỏi nước thải,
điều hòa lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải. Các công trình xử lý
nước thải bằng phương pháp cơ học thông dụng gồm:
1.1.1. Song chắn rác và lưới chắn rác
a. Song chắn rác:
- Song chắn rác thường đặt trước hệ thống xử lý nước thải hoặc có thể đặt tại
các miệng xả trong phân xưởng sản xuất nhằm giữ lại các tạp chất có kích thước lơn
như: nhánh cây, gỗ, lá cây, giấy, nilông, vải vụn và các loại rác khác, đồng thời bảo vệ
các công trình và thiết bị phía sau như tránh hỏng bơm, tránh tắc nghẽn đường ống,
mương dẫn.
- Dựa vào khoảng cách các thanh, song chắn rác được chia thành 2 loại:
* Song chắn rác thô có khoảng cách giữa các thanh từ: 30 ÷ 200 mm.
* Song chắn rác tinh có khoảng cách giữa các thanh từ: 5 ÷ 25 mm.
- Song chắn rác dùng để giữ lại các chất thải rắn có kích thước lớn trong nước
thải để đảm bảo cho các thiết bị và công trình xử lý tiếp theo. Kích thước tối thiểu của
rác được giữ lại tùy thuộc vào khoảng cách giữa các thanh kim loại của song chắn rác.
Để tránh ứ đọng rác và gây tổn thất áp lực của dòng chảy người ta phải thường xuyên
làm sạch song chắn rác bằng cách cào rác thủ công hoặc cơ giới. Tốc độ nước chảy (v)
qua các khe hở nằm trong khoảng (0,65m/s ≤ v ≤ 1m/s). Tùy theo yêu cầu và kích
thước của rác chiều rộng kh e hở của các song thay đổi.
- Song chắn rác với cào rác thủ công chỉ dùng ở những trạm xử lý nhỏ có lượng
rác < 0,1m3/ng.đ. Khi rác tích lũy ở song chắn, mỗi ngày vài lần người ta dùng cào
kim loại để lấy rác ra và cho vào máng có lỗ thoát nước ở đáy rồi đổ vào các thùng kín
để đưa đi xử lý tiếp tục.
- Khi lượng rác được giữ lại lớn hơn 0,1 m3/ng.đêm và khi dùng song chắn rác
cơ giới thì phải đặt máy nghiền rác. Rác nghiền đưọc cho vào hầm ủ Biogas hoặc cho
về kênh trước song chắn. Khi lượng rác trên 1 tấn/ngày.đêm cần phải thêm máy
nghiền rác dự phòng. Việc vận chuyển rác từ song đến máy nghiền phải được cơ giới
hóa. Tuy nhiên nếu lắp đặt máy nghiền rác trước bể lắng cát nên chú ý là cát sẽ làm
mòn các lưỡi dao và sỏi có thể gây kẹt máy.
b. Lưới chắn rác.
- Lưới chắn rác dùng để khử các chất lơ lửng có kích thước nhỏ, thu hồi các
thành phần quý không tan hoặc khi cần phải loại bỏ rác có kích thước nhỏ. Kích thước
mắt lưới từ 0,5 ÷ 1,0 mm
- Lưới chắn rác thường được bao bọc xung quanh khung rỗng hình trụ quay
tròn (hay còn gọi là trống quay) hoặc đật trên các khung hình đĩa.
Rác thường được chuyển tới máy nghiền rác, sau khi được nghiền nhỏ, cho đổ trở lại
trước song chắn rác hoặc chuyển tới bể phân huỷ cặn.
1.1.2. Bể lắng
Lắng là phương pháp đơn giản nhất để tách các chất bẩn không hòa tan ra khỏi
nước thải.
Dựa vào chức năng và vị trí có thể chia bể lắng thành các loại:
− Bể lắng đợt 1: Được đặt trước công trình xử lý sinh học, dùng để tách các
chất rắn, chất bẩn lơ lững không hòa tan.
− Bể lắng đợt 2: Được đặt sau công trình xử lý sinh học dùng để lắng các cặn vi
sinh, bùn làm trong nước trước khi thải ra nguồn tiếp nhận
Căn cứ vào chiều dòng chảy của nước trong bể, bể lắng cũng được chia thành
các loại giống như bể lắng cát ở trên: bể lắng ngang, bể lắng đứng, bể lắng tiếp tuyến
(bể lắng radian).
1.2. Phương pháp xử lý hóa học:
- Thực chất của phương pháp xử lý hoá học là đưa vào nước thải chất phản ứng
nào đó để gây tác động với các tạp chất bẩn, biến đổi hoá học và tạo cặn lắng hoặc tạo
dạng chất hoà tan nhưng không độc hại, không gây ô nhiễm môi trường.
- Phương pháp xử lý hoá học thường được áp dụng để xử lý nước thải công
nghiệp. Tuỳ thuộc vào điều kiện địa phương và điều kiện vệ sinh cho phép, phương
pháp xử lý hoá học có thể hoàn tất ở giai đoạn cuối cùng hoặc chỉ là giai đoạn sơ bộ
ban đầu của việc xử lý nước thải.
- Các phương pháp xử lý hóa học:
•
•
•
•
•
Phương pháp trung hòa
Phương pháp đông tụ và keo tụ
Phương pháp điện hóa học
Phương pháp Oxy hóa khử
Phương pháp quang xúc tác.
1.3 Phương pháp xử lý sinh học:
1.3.1. Công trình xử lý trong điều kiện tự nhiên
1.3.1.1 Cánh đồng tưới công cộng và bãi lọc
- Trong nước thải sinh hoạt chứa một hàm lượng N, P, K khá đáng kể. Như vậy,
nước thải là một nguồn phân bón tốt có lượng N thích hợp với sự phát triển của thực
vật.
- Nguyên tắc hoạt động:
Việc xử lý nước thải bằng cánh đồng tưới, cánh đồng lọc dựa trên khả năng giữ các
cặn nước ở trên mặt đất, nước thấm qua đất như đi qua lọc, nhờ có oxy trong các lỗ
hỏng và mao quản của lớp đất mặt, các VSV hiếu khí hoạt động phân hủy các chất
hữu cơ nhiễm bẩn. Càng sâu xuống, lượng oxy càng ít và quá trình oxy hóa các chất
hữu cơ càng giảm xuống dần. Cuối cùng đến độ sâu ở đó chỉ xảy ra quá trình khử
nitrat. Đã xác định được quá trình oxy hóa nước thải chỉ xảy ra ở lớp đất mặt sâu tới
1.5m.
Vì vậy các cánh đồng tưới và bãi lọc thường được xây dựng ở những nơi có
mực nước nguồn thấp hơn 1.5m so với mặt đất.
1.3.1.2 Ao hồ sinh học
Đây là phương pháp xử lý đơn giản nhất và đã được áp dụng từ xưa. Phương
pháp này cũng không yêu cầu kỹ thuật cao, vốn đầu tư ít, chi phí hoạt động rẻ tiền,
quản lý đơn giản và hiệu quả cũng khá cao. Quy trình được tóm tắt như sau:
Nước thải → loại bỏ rác, cát, sỏi... → Các ao hồ ổn định → Nước đã xử lý.
1.3.2.1. Các công trình xử lý sinh học hiếu khí:
- Quá trình xử lý nước thải sử dụng bùn hoạt tính dựa sào sự hoạt động sống
của si sinh vật hiếu khí. Trong bể Aeroten, các chất lơ lửng đóng vai trò là các hạt
nhân để cho vi khuẩn cư trú, sinh sản và phát triển dần lên thành các bông cặn gọi là
bùn hoạt tính.
- Bùn hoạt tính là các bông cặn có màu nâu sẩm chứa các chất hữu cơ hấp thụ
từ nước thải và là nơi cư trú để phát triển của vô số vi khuẩn và vi sinh vật khác.
- Các vi sinh vật đồng hóa các chất hữu cơ có trong nước thải thành các chất
dinh dưỡng cung cấp cho sự sống. trong quá trình phát triển vi sinh vật sử dụng các
chất để sinh sản và giải phóng năng lượng, nên sinh khối của chúng tăng lên nhanh.
- Như vậy các chất hữu cơ có trong nước thải được chuyển hóa thành các chất
vô cơ như H2O, CO2 không độc hại cho môi trường.
1.3.2.2. Các công trình xử lý sinh học kị khí:
- Phân hủy kị khí (Anaerobic Descomposotion) là quá trình phân hủy chất hữu
cơ thành các chất khí (CH4 và CO2) trong điều kiện không có oxy. Việc chuyển hóa
các acid hữu cơ thành khí mêtan sản sinh ra ít năng lượng. Năng lượng hữu cơ chuyển
hóa thành khí vào khoảng 80 - 90%.
- Hiệu quả xử lý phụ thuộc vào nhiệt độ nước thải, pH, nồng độ MLSS. Nhiệt
độ thích hợp cho phản ứng sinh khí là từ 32 - 35 oC.
- Ưu điểm nổi bật của quá trình xử lý kị khí là lượng bùn sinh ra rất thấp, vì thế
chi phí cho việc xử lý bùn thấp hợn nhiều so với các quá trình xử lý hiếu khí.
1.4. Phương pháp khử trùng:
- Khử trùng nước thải là giai đoạn cuối cùng của công nghệ xử lý nước thải
nhằm loại bỏ vi trùng và virus gây bệnh chứa trong nước thải trước khi xả ra nguồn
nước.
- Khử trùng (disinfection) khác với tiệt trùng (sterilization), quá trình tiệt trùng
sẽ tiêu diệt hoàn toàn các vi sinh vật còn quá trình khử trùng thì không tiêu diệt hết
các vi sinh vật.
- Quá trình khử trùng dùng để tiêu diệt các vi khuẩn, virus, amoeb gây ra các
bệnh thương hàn, phó thương hàn, lỵ, dịch tả, sởi, viêm gan...
- Một số phương pháp khử trùng:
•
•
•
•
Khử trùng bằng Clo và hợp chất của Clo
Khử trùng bằng Ozon
Khử trùng bằng tia cực tím
Khử trùng bằng siêu âm….
CHƯƠNG II: ĐỀ SUẤT DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ
2.1. Thông số nước thải:
Lưu lượng Q = 12000 m3/ngđ
STT Chỉ tiêu
Đơn vị
đo
Co
Giá trị (QCVN 14:2008/
BTNMT – Cột B )
Nhận
xét
1
Nhiệt độ
o
C
25
-
-
2
pH
-
5
5-9
Đạt
3
BOD5
mg/l
500
50
Xử lý
4
COD
mg/l
600
-
Xử lý
6
SS
mg/l
350
100
-
7
N-NH4
mg/l
100
10
Xử lý
Nhận xét: Theo số liệu cho thấy nước thải sinh hoạt bị nhiễm bẩn bởi chất hữu
cơ. Hàm lượng COD, BOD5 vượt nhiều lần so với quy chuẩn.
2.2. Đề xuất sơ đồ công nghệ:
2.2.1. Phương án thiết kế 1
Nước thải
Song chắn rác
Máy nghiền rác
Bể lắng cát đứng
Sân phơi cát
Bể điều hoà
Bể lắng đứng đợt I
Khí nén
Bể aerotank thổi khí
kéo dài
Bể lắng đứng đợt II
Trạm Clo
Bể khử trùng
Nguồn tiếp nhận
Sân phơi bùn
2.2.2. Phương án thiết kế 2
Song chắn rác
Máy nghiền rác
Bể điều hòa
Sân phơi cát
Bể lắng cát đứng
Bùn
Bể lắng đứng I
Trạm
khí
nén
Mương oxy
Bể mêtan
Bể lắng đứng II
Máng trộn
Bể tiếp xúc
Nguồn ra
Cl
o
Trạm cấp
Clo
Sân phơi bùn
2.2.3. Thuyết minh:
2.2.3.1. Phương án 1:
- Ở phương án này, nước thải qua song chắn rác để loại bỏ các loại rác thải có
kích thước lớn, còn nước thải đã được tách loại các rác lớn được đưa vào hố thu nhằm
ổn định lưu lượng rồi đưa đến bể lắng cát ngang. Sau một thời gian, cát lắng từ bể
lắng cát đứng được đưa đến sân phơi cát.
- Nước thải sau khi ra khỏi bể lắng cát sẽ được đưa vào bể điều hoà. Tại bể điều
hoà, nước thải sẽ được tách một phần các chất lơ lửng khó lắng, đồng thời nhờ quá
trình khuấy trộn giúp ổn định lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm trước khi đưa
sang công trình xử lý tiếp theo.
- Nước sau khi qua bể điều hoà được đưa vào bể lắng đợt I kết hợp đông tụ sinh
học, tại đây một phần cặn lơ lửng và BOD 5 sẽ được xử lý đến đạt yêu cầu trước khi
đưa vào bể aerotank, các chất thô không hoà tan trong nước thải được giữ lại. Cặn
lắng được đưa đến bể nén bùn còn nước sau lắng được đưa tiếp đến bể aerotank.
- Bể Aerotank có nhiệm vụ thực hiện quá trình xử lí sinh học hiếu khí. Tại đây,
bố trí hệ thống phân phối bằng khí nén sục khí liên tục, cung cấp oxi cho quá trình
sinh học hiếu khí xảy ra. Vi sinh vật sử dụng BOD, COD như là chất dinh dưỡng để
tạo sinh khối mới hay còn gọi là bùn hoạt tính.
- Hỗn hợp nước thải và bùn hoạt tính sau đó được dẫn qua bể lắng đợt 2 để thực
hiện quá trình lắng nhằm tách nước và bùn. Một phần bùn sẽ được tuần hoàn lại vào
bể đông tụ sinh học, một phần hoàn lưu lại vào bể Aerotank để đảm bảo lượng bùn
hoạt tính trong bể, phần bùn dư còn lại được bơm bùn đưa về bể nén bùn thực hiện
quá trình tách nước, giảm độ ẩm một phần trước khi đưa ra sân phơi bùn.
- Nước thải đầu ra sau lắng đợt II được đưa qua bể khử trùng để tiến hành khử
trùng bằng clo trước khi đưa vào bể chứa nước sau xử lý.
2.2.3.2.
Phương án 2:
- Ở phương án này, nước thải qua song chắn rác có đặt máy nghiền rác, rác
nghiền được đưa đến sân phơi bùn cặn còn nước thải đã được tác loại các rác lớn tiếp
tục được đưa đến bể lắng cát. Sau một thời gian, cát lắng từ bể lắng cát đứng được đưa
đến sân phơi cát.
- Nước sau khi qua bể lắng cát được đưa đến bể lắng ngang đợt I, tại đây các
chất thô không hoà tan trong nước thải được giữ lại. Cặn lắng được đưa đến bể Mêtan
còn nước sau lắng được đưa tiếp đến mương oxy.
- Bùn hoạt tính sẽ được lắng ở bể lắng II và thành phần không tan được giữ ở bể
lắng I. Một phần nước được tuần hoàn trở lại biofin cao tải.
-
Sau đó nước đi qua mương oxy để xử lý hoàn toàn Nito và photpho trong nước
- Qua bể lắng ngang đợt II, hàm lượng cặn và BOD trong nước thải đã đảm bảo
yêu cầu xử lý xong. Trong nước thải ra ngoài vẫn còn chứa một lượng nhất định các vi
khuẩn gây hại nên ta phải khử trùng trước khi xả ra nguồn. Toàn bộ hệ thống thực hiện
nhiệm vụ này gồm trạm khử trùng, máng trộn, bể tiếp xúc. Sau các công đoạn đó nước
thải được xả ra nguồn tiếp nhận.
- Toàn bộ lượng bùn cặn của trạm xử lý sau khi được lên men ở bể Mê tan được
đưa ra sân phơi bùn. Bùn cặn sau đó được dùng cho mục đích nông nghiệp.
2.2.3.3.
So sánh 2 phương án:
- Phương án 1: Bể sinh học Aerotank đẩy dùng khi trạm xử lý nước thải có công
suất lớn hơn 10000 m3/ngđ. Ở đây, bùn hoạt tính được tiếp xúc dần với nước thải theo
chiều dài công trình, thời gian thổi khí kéo dài giúp hiệu quả xử lý Nito, Photpho cao.
Bùn hoạt tính được phục hồi tại ngăn tái sinh. Dễ vận hành bảo dưỡng.
- Phương án 2: Mương oxy tuy chịu được sưu cố như lưu lượng thay đổi đột
ngột nhưng lại cần cần diện tích mặt bằng lớn, năng lượng cung cấp nhiều hơn so với
Bể Aerotank
Kết luận: Tính toán theo phương án 1 dùng bể sinh học Aerotank đẩy thổi khí kéo dài
vì có mức độ làm sạch cao hơn và chi phí đầu tư ban đầu thấp hơn.
CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ
3.1. Tính toán thiết kế các công trình phương án 1:
3.1.1. Lưu lượng nước thải:
- Chọn tồn lưu lượng cho quá trình tính toán là: 12000(m3/ngàyđ)
- Lưu lượng trung bình ngày:
= 12000(m3/ngđ)
- Lưu lượng trung bình giờ.
= 12000/24 = 500 (m3/h)
- Lưu lượng trung bình giây:
= (500*1000)/3600 =139 (l/s)
- Hệ sô không điều hòa theo bảng 2 TC 7957 có Ko max = 1,59, Ko min = 0,61
- Lưu lượng giờ lớn nhất:
=
×
= 1,59 * 500 = 795 (m3/h)
- Lưu lượng giờ nhỏ nhất:
=
×
= 0,61 * 500 = 305 (m3/h)
- Lưu lượng giây lớn nhất:
=
/ (60*60) = 795/3600 = 0,22 (m3/s) = 220(l/s)
- Lưu lượng giây nhỏ nhất:
=
/ (60*60) = 305 /3600 = 0,08 (m3/s) = 80(l/s)
3.1.2. Tính toán Song chắn rác:
( Tính toán theo sách xử lý nước thải và công nghiệp của thạc sỹ Lâm Vĩnh Hải –
trang 30-32)
Nhiệm vụ :
• Loại bỏ các chất thải rắn khô như nhánh cây, gỗ, nhựa, giấy,rễ cây
• Bảo vệ bơm, van, đường ống, cánh khuấy
a)
Số lượng khe hở ở song chắn rác:
n=
qmax
× ko
vs × b × h1
n=
0,22
× 1,05 = 80,2(khe)
0.9 × 0,016 × 0,2
Chọn n= 81 khe
Trong đó:
•
n: số khe hở
•
qmax: lưu lượng lớn nhất của nước thải ( m/s)
•
vs: tốc độ nước qua khe song chắn, chọn vs = 0,9 m/s
•
b = 16 mm = 0,016 m: khoảng cách giữa các khe hở của song chắn (m)
•
ko = 1,05 hệ số tính đến sự tích lũy rác trong quá trình hoạt động
•
Độ đầy h = 0,2m, chiều sâu lớp nước ở song chắn rác lấy bằng độ đầy mương dẫn
h= hmax= 0,2m chiều sâu ngập nước của song chắn rác.
b)
Chiều rộng mỗi song chắn rác được tính theo công thức:
Bs = s(n − 1) + b × n
Trong đó:
s: là bề dày thanh song chắn, s = 0,008(m)
Vậy Bs= 0,008*(81– 1) + 0,016*81= 1,9(m)
Chọn Bs=2
c)
Tổn thất áp lực qua song chắn rác
hs = ξ .
V 2 max
×k
2.g
Trong đó:
•
Vmax = 0.9 m/s vận tốc nước ở kênh trước song chắn ứng với lưu lượng lớn nhất.
•
k: hệ số tính đến hệ số tổn thất áp lực do rác mắc vào song chắn k = 2÷ 3 chọn
k = 2 ( Xử lý nước thải công nghiệp và đô thị - Lâm Minh Triết)
4
•
S 3
ξ = β * * sin α
ξ : hệ số tổn thất cục bộ qua song chắn rác:
b
•
β: hệ số phụ thuộc vào tiết diện ngang của thanh song chắn, chọn tiết diện hình chữ
nhật (d = 0,008mβ= 2,42 ) theo bảng 3.4 “ Xử lý nước thải – Tính toán thiết kế
công trình – Trường đại học xây dựng 1974”
•
α: góc nghiêng đặt song chắn rác so với mặt phẳng nằm ngang, α = 600
4
′
0.008 3
0
ζ = 2,42. *
* sin 60 = 0,83
0
.
016
Tổn thất qua song chắn rác.
hs = 0,83 *
d)
0,9 2
* 2 = 0,07(m) = 7(cm)
2 * 9,81
Độ dài phần mở rộng l1 được tính: chọn góc mở rộng của mương ϕ=200
L1 = 1,73 ( Bs – Bk) = 1,73 ( 2 – 0,3 ) = 2,9 (m) .Chọn L1=3 (m)
Trong đó:
• Bs: chiều rộng song chắc rác B s = 2( Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – Lâm
Minh Triết)
• Bk: bề rộng mương dẫn, chọn Bk = 0,3m
e)
Độ dài phần thu hẹp l2 được tính theo cấu tạo.
L2 = 0,5 * l1 = 0,5*3 = 1,5( m)
f)
Chiều dài xây dựng mương đặt song chắn rác:
L = L1 + L2 + Ls = 3 + 1,5 + 1,5 = 6 (m).
Ls: chiều dài phần mương đặt song chắn rác, l s = 1,5m ( chọn ls≥1,0m, Xử lý nước thải
PGS.TS Hoàng Huệ, trang 33)
g)
Chiều cao xây dựng đặt song chắc rác
H = hmax + hs + 0,5 = 0,2 + 0,07 + 0,5 = 0,77 (m) = 0,8 (m)
Trong đó:
•
hmax = h: độ đầy ứng với chế độ qmax
•
hs: tổn thất áp lực qua song chắn rác = 0,07m
•
0,5: khoảng cách giữa cốt sàn nhà đặt song chắn rác và mực nước cao nhất.
•
Với chiều cao h bv = 0,5 (m) .
Chọn H=0,8 (m)
Hiệu quả xử lý nước thải qua song chắn rác :
Nồng độ SS giảm 5%, còn lại: 350 x (100-5)%= 332,5 (mg/l)
Nồng độ BOD5 giảm 5%, còn lại: 500 x (100-5)% =475 (mg/l).
Nồng độ COD giảm 5% còn lại: 600 x (100-5)% = 570 (mg/l).
Các chỉ tiêu còn lại cần xử lý:
STT
Chỉ tiêu
Đơn vị
Giá trị
1
SS
mg/l
332,5
2
BOD5
mg/l
475
3
COD
mg/l
570
4
N-NH4
mg/l
100
Bảng 1: Các thông số thiết kế Song chắn rác:
STT
Thông số tính toán
Kí
hiệu
Giá
trị
Đơn vị
1
Số thanh chắn rác
n
81
thanh
2
Chiều rộng buồng đặt SCR
Bs
2
m
3
Chiều dày thanh chắn rác
S
0,008
m
4
Góc nghiêng của SCR so với hướng dòng chảy
α
60
độ
5
Chiều dài phần mở rộng trước thanh chắn rác
L1
3
m
6
Chiều dài phần mở rộng sau thanh chắn rác
L2
1,5
m
7
Chiều sâu xây dựng của phần mương đặt SCR
H
0,8
m
8
Chiều dài xây dựng của phần mương đặt SCR
L
6
m
3.1.3. Bể lắng cát đứng.
Theo cấu tạo của bể chia ra làm hai phần:
• Phần thân là vùng lắng có dạng là hình hộp với tiết diện ngang của vùng lắng là
hình vuông
• Phần đáy là vùng nén cặn có dạng là hình tháp cụt với tiết diện ngang là hình
vuông
− Diện tích tiết diện ngang vùng lắng:
Trong đó:
+
: tốc độ nước đi lên, chọn
= 4 m/s
+ N: Số bể, chọn N = 5
+ : Hệ số kể đến việc sử dụng dung tích bể,
Diện tích
ngang
tiết
diện
vùng
lắng
là:
− Diện tích ngang của tiết diện ngăn bể phản ứng xoáy hình hộp:
Trong đó:
+ Chiều cao vùng lắng chọn H = 5m (quy phạm H = 2.6 -5 m)
+ suy ra chiều cao của vùng bể phản ứng hình trụ
+ Chọn thời gian phản ứng trong bể phản ứng xoáy hình trụ là
phạm là 15 – 20 phút)
Suy
,
(quy
ra:
- Đường kính bể phản ứng xoáy hình trụ là:
- Suy ra kích thước đo của bể lắng (mặt cắt ngang là hình vuông) là:
Ta có tỷ lệ
bằng 1.5 thỏa mãn hệ số kể đến việc sử dụng dung tích bể
- Thời gian làm việc giữa hai lần xả cặn là:
Trong đó:
+
Dung tích phần chứa nén cặn của bể là (phần chứa nén cặn có hình dạng là hình
tháp cụt)
)
- Chọn góc
– 60 độ)
Chiều cao vùng chứa nén cặn
(góc giữa phần nghiêng của đáy so với mặt phẳng ngang) là 50 độ (50
- Chọn kích thước đáy của vùng nén cặn là d = 200 mm = 0,2 m (tiết diện đáy của
hình tháp cụt là hình vuông) bằng với đường kính ống xả cặn là 150 – 200 mm)
Suy ra chiều cao vùng chứa nén cặn:
- Tiết diện đáy của vùng nén cặn
Suy ra: Dung tích phần chứa nén cặn của bể là:
Chọn hàm lượng cặn còn lại sau khi lắng C = 11 mg/l (C = 10 – 12 mg/l)
Hàm lượng
.
Chọn hàm lượng cặn trong nước nguồn là
.
Chọn hệ số tinh khiết của phèn sạch là K= 1.
Chọn liều lượng phèn không ngậm nước P = 90 mg/l.
Chọn độ màu nước nguồn M = 50 độ.
Chọn v = 0
Suy ra
Chọn nồng độ cặn trung bình đã nén chặt là
- Thời gian xả cặn giữa hai lần xả cặn là:
- Lượng nước dùng cho việc xả cặn bể lắng tính phần trăm lượng nước xử lý:
Với Kp = 1.2 (1.15 - 1.2)
Bảng 2: Các thông số thiết kế Bể lắng cát đứng:
STT
1
Thông số tính toán
Chiều cao vùng lắng
Kí
hiệu
Giá trị
Đơn vị
5
m
2
Chiều cao vùng bể phản ứng hình trụ
4,5
m
3
Chiều cao vùng chứa nén cặn
4,4
m
4
Đường kính bể phản ứng xoáy hình trụ
3,1
m
5
Kích thước đáy
0,2
m
6
Góc giữa phần nghiêng của đáy so với
mặt phẳng ngang
50
m
7
Số đơn nguyên
6
Đơn nguyên
n
Sân phơi cát
Nhiệm vụ của sân phơi cát là làm ráo nước trong hỗn hợp bùn cát, được xây dựng ở
gần vị trí bể lắng cát.
− Diện tích hữu ích của sân phơi cát :
F=
=
= 41 m2
[2-trang 95]
=> Chọn F= 41m2
Trong đó:
+
- chiều cao lớp bùn cát trong năm chọn từ 4 – 5 m. Chọn h = 4m/năm
+ P – lượng cát giữ lại Pb= 0,02 l/ng.ngđ, theo bảng 28, trang 39, TCVN 7957:2008
=> kích thước sân phơi cát L x B = 8m x 5,1m
Hiệu quả xử lý nước thải qua bể lắng cát đứng :
Nồng độ SS giảm 5%, còn lại: 332,5 x (100-5)%= 315,9(mg/l)
Nồng độ BOD5 giảm 5%, còn lại: 475 x (100-5)% = 451,3 (mg/l).
Nồng độ COD giảm 5% còn lại: 570 x (100-5)% = 541,5 (mg/l).
Các chỉ tiêu còn lại cần xử lý
STT
Chỉ tiêu
Đơn vị
Giá trị
1
SS
mg/l
315,9
2
BOD5
mg/l
451,3
3
COD
mg/l
541,5
4
N-NH4
mg/l
100
3.1.4. Tính toán bể điều hòa.
3.1.4.1.Tính toán bể điều hòa:
Tính toán thiết kế bể điều hoà dựa theo tài liệu Kỹ thuật xử lý nước thải – thạc sỹ Lâm
Vĩnh Sơn
Chọn thời gian lưu nước thải trong bể là 6 giờ
− Thể tích bể điều hoà:
x t = 500 x 4 = 2000 m3
W=
Trong đó:
+ Qmax :lưu lượng giờ trung bình của nước thải bằng 500 m3/h
+ t: thời gian lưu trung bình của nước thải trong bể điều hòa lấy bằng 4h (t từ 4 đến
6h, Tính Toán Thiết Kế Công Trình – Lâm Minh Triết)
− Diện tích bể điều hòa
+ Chọn chiều cao của bể là h = 5m,
+ Chọn số bể điều hòa n = 2
+ diện tích của bể điều hòa là:
F=
=
= 200m2 [5-trang 64]
− Chọn L x B = 15 x 15 m
− Chiều cao bảo vệ của bể chọn: hbv = 0,5m
− Vậy chiều cao xây dựng của bể điều hòa:
Hxd = h + hbv = 5 + 0,5 = 5,5 m
− Thể tích của bể điều hòa là:
W = L x B x H =15 x 15 x 5,5 = 1237,5 m3
3.1.4.2. Tính toán thiết kế hệ thống cấp khí cho bể điều hòa
- Lượng không khí cần thiết: Để tránh hiện tượng lắng cặn và ngăn chặn mùi trong
bể điểu hòa cần cung cấp một lượng khí thường xuyên.
Qkk = qkk.W= 0,012 x 1237,5 =14,9 (m3/phút)[5-trang 64]
Với qkk- lượng khí cần thiết để xáo trộn, q kk=0,01-0,015 m3/phút, chọn qkk=0,012
m3/phút
− Không khí được phân phối qua hệ thống châm lỗ với đường kính 4mm, khoảng
cách giữa các tâm lỗ là 150mm. Khi đó số lỗ phân phối trên mỗi nhánh là:
Nlỗ =
[5-trang 64]
− Với diện tích đáy bể là 15m x 15m, ta cho các ống sục khí đặt dọc theo chiều dài
bể, các ống được đặt trên các giá đỡ ở độ cao 15cm so với đáy bể
− Khoảng cách giữa các ống nhánh là 1,5m, các ống cách tường là 0,75 m. Khi đó,
số ống nhánh được phân bố là:
Nống =
+1=
+ 1 = 11 ống [5-trang 64]
Vận tốc khí ra khỏi lỗ thường từ 5-20m/s, chọn vlỗ = 20 m/s
− Lưu lượng khí đi qua từng ống nhánh
Qkn =
=
= 1,7 m3/phút [5-trang 64]
− Lưu lượng khí đi qua các lỗ sục khí
Qkn/b =
=
= 0,02 m3/ phút [5-trang 64]
− Khi đó đường kính lỗ
D=
= 4,4 mm
− Chọn đường kính ống nhánh là 65mm
− Chọn đường kính ống chính là 170mm
− Áp lực cần thiết cho hệ thống khí nén
Hc = hd + hf +hc + H [5-trang 65]
Trong đó:
+ hd - tổn thất áp lực theo chiều dài trên đường ống dẫn, m
+ hc - tổn thất qua thiết bị phân phối, m
+ hf - tổn thất cục bộ của ống phân phối khí, m
+ hd + hc≤ 0,4
+ hf ≤ 0,5
− Vậy áp lực tổng cộng là:
Hc = 0,4 + 0,5 + 5 = 5,9 m
− Hiệu quả xử lý: Hiệu quả xử lý SS, BOD và COD sau bể điều hòa giảm 5% (Theo
Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp, Lâm Minh Triết).
+ Hàm lượng BOD còn lại là 451,3 x (100 – 5)% = 428,7 mg/l
+ Hàm lượng SS còn lại là 315,9 x (100 – 5)% = 300,1 mg/l
+ Hàm lượng COD còn lại là 541,5 x (100 – 5)% = 514,4 mg/l
Bảng 3: Các thông số thiết kế bể điều hoà
STT
Tên thông số
Đơn vị
Số liệu
1
Chiều dài bể điều hoà (L)
m
15
2
Chiều rộng bể điều hoà (B)
m
15
3
Chiều cao bể (H)
m
5,5
4
Số ống nhánh phân phối khí
ống
11
5
Đường kính ống nhánh
mm
65
6
Số lỗ phân phối trên 1 ống nhánh
Lỗ
99
7
Đường kính ống chính
mm
170
Các chỉ tiêu còn lại cần xử lý
STT
Chỉ tiêu
Đơn vị
Giá trị
1
SS
mg/l
300,1
2
BOD5
mg/l
428,7
3
COD
mg/l
514,4
4
N-NH4
mg/l
100
3.1.5. Tính toán bể lắng đứng 1
Chọn 6 bể lắng để thiết kế.
Công suất tính toán của trạm xử lý là: 12000 m3/h.
(Tính toán bể lắng đứng theo Tính toán thiết kế công trình xử lý nước thải đô thị và
công nghiệp – PGS.TS Lâm Minh Triết)
− Hàm lượng chất rắn lơ lửng: C1 = 300,1 mg/l. Nước thải sau khi làm thoáng sơ bộ
và qua lắng đứng phải đảm bảo hàm lượng cặn cho quá trình xử lý sinh học: C ≤
150 mg/l.
− Hiệu suất cần thiết là:
. Mà hiệu suất của bể lắng
đứng lớn nhất đạt 50%
− Thời gian lắng t xác định theo bảng 33/TCVN 7957/2008, với H = 50%, cặn 300,1
mg/l => t = 640s/500mm
− Độ lớn thủy lực Uo của hạt cặn (mm/s):
Uo =
- 0 = 1,4 (mm/s) [1-trang 45]
Trong đó:
+ K – Hệ số phụ thuộc vào loại bể lắng, đối với bể lắng đứng K = 0,35.
+ H – Chiều cao công tác của bể lắng chọn H = 2,7 – 3,8m, chọn bằng 3m.
+ n – Hệ số phụ thuộc vào tính chất của chất lơ lửng, đối với nước thải sinh hoạt, n =
0,25.
+ α - Hệ số kể tới ảnh hưởng của nhiệt độ của nước đối với độ nhớt lấy theo Bảng
31/ TCVN 7957 – 2008, với nhiệt độ nước thải là 250C, chọn α = 1.
+ ω - Thành phần thẳng đứng của tốc độ nước thải trong bể phụ thuộc vào vận tốc
trong vùng lắng V < 0,7 mm/s => chọn V = 0,7 mm/s => ω = 0 mm/s.
+ Trị số
- lấy theo Bảng 34, ở chiều cao công tác H lắng = 3 m thì lấy bằng
1,21..
− Diện tích ướt của ống trung tâm là:
[4-trang 249]
( vận tốc nước trong ống trung tâm không lớn hơn 3mm/s, trang 49
TCVN7957:2008. Chọn vtt = 3mm/s=0,03m/s)
− Diện tích tiết diện ướt của bể:
[4-trang 249]
− Tổng diện tích của một bể là: Fl =
= 53,6 m2.
=
Đường kính bể là:
[4-trang 251]
− Đường kính ống trung tâm:
[4-trang 251]
− Đường kính và chiều cao phễu lấy bằng 1,5 đường kính ống trung tâm:
1,5 . 1,3 = 1,95m.
− Đường kính tấm hắt lấy bằng 1,3 đường kính phễu: 1,3 . 1,95 = 2,54 m. Góc
nghiêng giữa bề mặt tấm hắt với mặt phẳng ngang là 17 o. Chiều cao từ mặt dưới
của tấm hắt đến bề mặt lớp cặn là 0,3m.
− Chiều cao hình nón xác định theo công thức:
[4-trang 251]
Trong đó:
+ D là đường kính bể lắng, D = 8,3 m.
+ dn là đường kính đáy nhỏ của hình nón cụt, chọn dn = 1 m
+
- là góc nghiêng của đáy bể so với phương ngang lấy không nhỏ hơn 50 o(theo
TCVN 7957:2008) Chọn =50o.
− Chiều cao tổng cộng của bể lắng đứng:
H=H1ắng + hn + Hbv = 3 + 4,3 + 0,5 = 7,8 (m)
Hbv là chiều cao bảo vệ. Lấy Hbv = 0,5(m)
Bảng 4: Các thông số thiết kế của bể lắng đứng đợt 1.
STT
Thông số thiết kế
Đơn vị
Giá trị
1
Đường kính
m
8,3
2
Chiều cao vùng lắng
m
3
3
Chiều cao hình nón
m
4,3
4
Chiều cao tổng cộng
m
7,8
5
Số bể
bể
6
6
Chiều cao ống trung tâm
m
3
7
Đường kính ống trung tâm
m
1,3
8
Chiều cao phễu
m
1,95
9
Đường kính phễu
m
1,95
10
Đường kính tấm hắt
m
2,54
11
Khoảng cách từ tấm hắt đến
lớp cặn
m
0,3
− Hàm lượng chất lơ lửng sau xử lý là:
− Hàm lượng BOD5 sau xử lý là:
− Hàm lượng COD sau xử lý là:
Các chỉ tiêu còn lại cần xử lý
STT
Chỉ tiêu
Đơn vị
Giá trị
1
SS
mg/l
150,1
2
BOD5
mg/l
214,4
3
COD
mg/l
257,2
4
N-NH4
mg/l
100
3.1.6. Tính toán bể Aeroten thổi khí kéo dài:
Tính toán thiết kế bể aerotank để khử BOD 5 và NH4 theo Tài liệu Tính toán thiết
kế các công trình xử lý nước thải – TS. Trịnh Xuân Lai, trang 80-83 với các thông số:
−
−
−
−
−
−
−
-
Công suất cần xử lý 12000 m3/ngđ
Hàm lượng BOD5 214,4 mg/l
Hàm lượng N-NH4 100 mg/l
Nồng độ bùn hoạt tính trong bể 1000 mg/l
Nhiệt độ thấp nhất về mùa đông, chọn T=12 o C
Hàm lượng BOD5 đầu ra 50 mg/l
Hàm lượng N-NH4 đầu ra 10 mg/l
Do công suất Qtb= 12000 m3/ngđ
Chọn => Chọn aeroten thổi khí kéo dài (theo TCXD 7957:2008)
Aeroten được tính toán thiết kế có giá trị BOD 5 dẫn vào aeroten là:
La = 214,4 mg/l > 150 mg/l => cần tái sinh bùn hoạt tính, Qtb = 500 m3/h
Xác định thời gian làm việc của các ngăn aeroten
-
t: Thời gian oxy hóa các chất hữu cơ (h)
(CT 78 – TCXD 7957/2008 – Trang 69)
Trong đó:
La : lượng BOD5 đầu vào, La = 1150 mg/l
Lt : lượng BOD5 sau xử lý, Lt = 50 mg/l
ar : liều lượng bùn hoạt tính trong ngăn tái sinh, g/l = 4
: tốc độ oxy hóa trung bình theo BOD5 = 6 mg/g.h
Tr: độ tro của bùn: = 0,35
-
Thay số vào ta được: t = 70,5 (h)
Thời gian cần thiết để tái sinh bùn hoạt tính
Trong đó:
(*)
Trong đó:
La : lượng BOD5 đầu vào, La = 1150 mg/l
Lt : lượng BOD5 sau xử lý, Lt = 50 mg/l
R : Tỷ lệ tuần hoàn bùn (CT 61 – TCXD 7957/2008, Trang 64)
ar : liều lượng bùn hoạt tính trong ngăn tái sinh, g/l
(CT 67 – TCXD 7957/2008 – Trang 66)
a =2 – 3 g/l, liều lượng bùn hoạt tính chất khô cho aeroten có tải trọng
bùn cao, chọn a = 2 g/l ,(Trang 64 – TCXD 7957/2008)
I : Chỉ số bùn, từ 100 – 200 ml/g, chọn I = 100 ml/g
Theo bảng 46 – TCXD 7957/2008 – Trang 65, với nước thải đô thị, ta
có:
mg BOD5/g chất khô không tro của bùn: tốc độ oxy hóa
riêng lớn nhất trong 1h
Kl =33 mg BOD/l: hằng số đặc trưng cho tính chất của CHC trong
nước thải
K0 = 0,625 mgO2/l: hằng số kể đến ảnh hưởng của oxy hòa tan
ϕ = 0,07 l/h : hệ số kể đến sự kìm hãm quá trình sinh học bởi các sản
phẩm phân hủy bùn hoạt tính
Tr = 0,3: độ tro của bùn hoạt tính
ρ : tốc độ oxy hóa riêng các chất hữu cơ (mgBOD 5/g chất khô không
tro của bùn trong 1h)
C0 = 4mg/l: nồng độ oxy hòa tan cần thiết phải duy trì trong aeroten
(Lấy theo TCVN 38/2011)
-
- Thay số vào (*), t = 25,5 (h)
Thời gian cấp khí cho ngăn aeroten: ta = t – tts = 70,5 – 23,5 = 47 (h)
Thể tích aeroten
